【正文】 頭快速返回到 0號(hào)柱面。返回時(shí)不為任何的等待訪問者服務(wù)。返回后可再次進(jìn)行掃描 單向掃描調(diào)度算法圖解調(diào)度算法的選擇實(shí)際系統(tǒng)相當(dāng)普遍采用 最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法，因?yàn)樗唵斡行В詢r(jià)比好。n 掃描算法更適于磁盤負(fù)擔(dān)重的系統(tǒng)。n 磁盤負(fù)擔(dān)很輕的系統(tǒng)也可以采用先來先服務(wù)算法n 一般要將磁盤調(diào)度算法作為操作系統(tǒng)的單獨(dú)模塊編寫，利于修改和更換。3 磁盤容錯(cuò)技術(shù)磁盤容錯(cuò)技術(shù)： n SFT1： 低級(jí)磁盤容錯(cuò)技術(shù)，主要用于防止磁盤表面發(fā)生缺陷所引起的數(shù)據(jù)丟失； n SFT2： 中級(jí)磁盤容錯(cuò)技術(shù)，主要用于防止磁盤驅(qū)動(dòng)器和磁盤控制器故障引起的系統(tǒng)不能正常工作； n SFT3： 高級(jí)磁盤容錯(cuò)技術(shù)。第一級(jí)容錯(cuò)技術(shù) 雙份目錄和雙份文件分配表 n 文件目錄和文件分配表是文件管理所需的重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。n 在系統(tǒng)每次啟動(dòng)時(shí)都要進(jìn)行兩份目錄和分配表的檢查。熱修復(fù)重定向和寫后讀校驗(yàn)磁盤表面有少量缺陷時(shí)，采取一些補(bǔ)救措施后可繼續(xù)使用。這些措施主要用于防止將數(shù)據(jù)寫入有缺陷的盤塊中。n 熱修復(fù)重定向n 寫后讀校驗(yàn)熱修復(fù)重定向系統(tǒng)將一定的磁盤容量（如 2%3%）作為熱修復(fù)重定向區(qū)。n 例如：系統(tǒng)要向第 3柱 2頭 1扇區(qū)寫數(shù)據(jù)，但發(fā)現(xiàn)該扇區(qū)是壞的時(shí)，便將數(shù)據(jù)寫到熱修復(fù)區(qū)（如 200柱 16頭 1扇區(qū)）。以后要讀 3柱 2頭 1扇區(qū)的數(shù)據(jù)時(shí)，便從 200柱 16頭1扇區(qū)中讀。寫后讀校驗(yàn)為了保證所有寫入到磁盤的數(shù)據(jù)都能寫入完好的盤塊中，應(yīng)該在每次寫數(shù)據(jù)時(shí)，又立即從磁盤上讀出該塊數(shù)據(jù)，并同寫前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比（校驗(yàn)）。若兩者不一致，則認(rèn)為盤塊有缺陷，便將該數(shù)據(jù)寫入到熱修復(fù)區(qū)。并對(duì)該壞盤塊進(jìn)行登記。第二級(jí)容錯(cuò)技術(shù)第一級(jí)容錯(cuò)只能用于防止磁盤表面部分故障造成的數(shù)據(jù)丟失。如果磁盤驅(qū)動(dòng)器或磁盤控制器發(fā)生故障，則第一級(jí)容錯(cuò)就無能為力了。n 磁盤鏡像 n 磁盤雙工磁盤鏡像 磁盤驅(qū)動(dòng)器故障的容錯(cuò)。n 在同一磁盤控制器控制下，增設(shè)一個(gè)完全相同的磁盤驅(qū)動(dòng)器。n 每次將數(shù)據(jù)寫主磁盤時(shí)，同時(shí)將數(shù)據(jù)也寫入到備份磁盤。n 一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，必須立即發(fā)出警告，盡快修復(fù)。n 磁盤利用率為 50%磁盤雙工磁盤控制器或控制器與 CPU之間的通道故障的容錯(cuò)。n 將兩臺(tái)磁盤驅(qū)動(dòng)器分別接到兩個(gè)磁盤控制器上。n 兩個(gè)磁盤上的數(shù)據(jù)完全相同。廉價(jià)磁盤冗余陣列RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disk)。 由伯克利提出，廣泛用于大中型計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)中。由一臺(tái)磁盤陣列控制器控制一組磁盤驅(qū)動(dòng)器，組成一個(gè)高度可靠、快速的大容量磁盤系統(tǒng)。n 并行交叉存取 n RAID分級(jí) n RAID的優(yōu)點(diǎn)并行交叉存取 加快訪問速度n 在系統(tǒng)中有多臺(tái)磁盤驅(qū)動(dòng)器（ N）。n 存放數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)的第一塊放在第一個(gè)磁盤上，第 N塊放在第 N個(gè)磁盤上。n 這樣可以并行讀寫，極大地提高了速度。 RAID分級(jí) n RAID0—RAID7n RAID0 提供并行交叉存?。]有冗余能力） 至少兩個(gè)盤n RAID1 兩個(gè)盤，并行交叉存取，并把一個(gè)磁盤的數(shù)據(jù)鏡像到另一個(gè)磁盤上。利用率 50%。比傳統(tǒng)鏡像盤快。數(shù)據(jù) 0數(shù)據(jù) 1的備份CPU磁盤 0數(shù)據(jù) 1數(shù)據(jù) 0的備份磁盤 1圖n RAID3 利用一個(gè)校驗(yàn)盤來完成容錯(cuò)。n RAID5 無專門校驗(yàn)盤， 校驗(yàn)數(shù)據(jù)分布在多個(gè)盤上 。 一個(gè)磁盤故障時(shí)，控制器可從其他尚存的磁盤上重新恢復(fù) /生成丟失的數(shù)據(jù)而不影響數(shù)據(jù)的可用性 。常用于 I/O較頻繁的事務(wù)處理。 RAID的優(yōu)點(diǎn)n 可靠性高。除了 RAID0， 其余各級(jí)都采用了容錯(cuò)技術(shù)。某個(gè)磁盤損壞時(shí)，不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。n 速度快?？刹⑿写嫒　 性能 /價(jià)格比高。利用 RAID技術(shù)實(shí)現(xiàn)的大容量快速存儲(chǔ)器，同大型磁盤系統(tǒng)相比，體積和價(jià)格都是后都的 1/3。可靠性更高后備系統(tǒng) 容量和安全性考慮，需要后備系統(tǒng)。 n 后備系統(tǒng)的類型 n 2 、拷貝方法 后備系統(tǒng)的類型n 磁帶機(jī)： 最廣泛。n 硬盤： n 光盤： 很有前途?？截惙椒╪ 完全轉(zhuǎn)儲(chǔ)： 定期將所有文件拷貝到后援存儲(chǔ)器n 增量轉(zhuǎn)儲(chǔ)：只轉(zhuǎn)儲(chǔ)修改過的文件，即兩次備份之間的修改，減少系統(tǒng)開銷文件系統(tǒng)的性能可表現(xiàn)在多個(gè)方面：n 文件的訪問速度n 數(shù)據(jù)的可共享性n 文件系統(tǒng)使用的方便性n 數(shù)據(jù)的安全和一致性4 文件系統(tǒng)性能的改善提高磁盤 I/O速度的方法n 磁盤高速緩存n 優(yōu)化數(shù)據(jù)分布n 其它方法n 磁盤的 I/O速度要比內(nèi)存低 46個(gè)數(shù)量級(jí)n 分配一些內(nèi)存作為磁盤高速緩存可以極大地提高磁盤 I/O速度。磁盤高速緩存磁盤高速緩存的形式n 在內(nèi)存中開辟一個(gè)單獨(dú)的存儲(chǔ)空間作為磁盤高速緩存。n 把所有未利用的內(nèi)存空間變?yōu)橐粋€(gè)緩沖池 ，供分頁系統(tǒng)和磁盤 I/O共享。數(shù)據(jù)交付n 數(shù)據(jù)交付：將磁盤高速緩存中的數(shù)據(jù)傳送給請(qǐng)求者進(jìn)程。n 當(dāng)有訪問請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)看所需的塊是否在高速緩存中。如果在，則可直接訪問緩存。否則，首先要將塊讀到高速緩存，再拷貝到所需的地方數(shù)據(jù)交付有兩種方式：n 數(shù)據(jù)交付 ：將數(shù)據(jù)從緩存?zhèn)鞯竭M(jìn)程空間n 指針交付 ：將指向緩存中數(shù)據(jù)的指針傳給進(jìn)程。置換算法n 如果高速緩存已滿，則需要進(jìn)行淘汰。n 常用置換算法：最近最久未使用 LRU、最少使用 LFU等。周期性寫回磁盤n LRU算法中，那些經(jīng)常被訪問的盤塊可能會(huì)一直保留在高速緩存中，而長期不被寫回磁盤中。留下了安全隱患。n 解決之道：周期性寫回。周期性地強(qiáng)行將已修改盤塊寫回磁盤。周期一般為幾十秒。優(yōu)化數(shù)據(jù)的分布n 優(yōu)化物理塊的分布 n 優(yōu)化索引結(jié)點(diǎn)的分布優(yōu)化物理塊的分布n 優(yōu)化一個(gè)文件的物理塊分布，使訪問該文件時(shí)，磁頭的移動(dòng)距離最小。n 物理塊連續(xù)分配可以減少磁頭的移動(dòng)。n 增加物理塊的大小也可減少磁頭的移動(dòng)。優(yōu)化索引結(jié)點(diǎn)的分布n 訪問文件時(shí)，先要訪問索引結(jié)點(diǎn)，然后再訪問文件數(shù)據(jù)。以前一般將索引結(jié)點(diǎn)集中放在磁盤的開始部分，使得索引結(jié)點(diǎn)同文件數(shù)據(jù)之間的平均距離是磁道數(shù)的一半。n 因此可將索引結(jié)點(diǎn)放在中間位置。n 進(jìn)一步可將磁道分組，每組都有索引結(jié)點(diǎn)和文件數(shù)據(jù)。提高磁盤 I/O速度的其它方法n 提前讀 n 延遲寫 n 虛擬盤提前讀n 在訪問文件時(shí)經(jīng)常是順序訪問，因此在讀當(dāng)前塊時(shí)可以提前讀出下一塊。n 提前讀已經(jīng)被廣泛應(yīng)用： UNIX、 OS/2 、 Netware等。延遲寫n 修改緩存中的數(shù)據(jù)后一般應(yīng)立即寫回磁盤，但該盤塊可能還會(huì)被修改，立即寫回會(huì)帶來很大的開銷。n 置上延遲寫標(biāo)志。直到該盤塊淘汰時(shí)或周期性寫回時(shí)。n 延遲寫也被廣泛應(yīng)用： UNIX、 OS/2 等。虛擬盤n 利用內(nèi)存仿真磁盤，又稱 RAM盤。n 虛擬盤同磁盤高速緩存的區(qū)別？n 虛擬盤的內(nèi)容完全由用戶控制，用戶可見。n 緩存的內(nèi)容完全由系統(tǒng)控制，用戶不可見。5 數(shù)據(jù)一致性控制 n 數(shù)據(jù)一致性的概念在數(shù)據(jù)庫中出現(xiàn)較多。n 1 事務(wù)n 2 檢查點(diǎn)n 3 并發(fā)控制1 事務(wù)事務(wù)（ Transaction） 的定義 n 事務(wù)是用于訪問和修改各種數(shù)據(jù)項(xiàng)的一個(gè)程序單位。n 事務(wù)具有原子性：事務(wù)的操作要么全部完成，要么一個(gè)也不做。n 事務(wù)的操作全部完成時(shí)要執(zhí)行提交（mit） 操作。事務(wù)失敗時(shí)要執(zhí)行退回（Rolled back） 操作。 事務(wù)記錄n 記錄事務(wù)運(yùn)行時(shí)所有對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)的修改信息。又稱運(yùn)行日志（ Log）。n 該記錄包括：事務(wù)名 事務(wù)的唯一標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)項(xiàng)名 被修改的數(shù)據(jù)項(xiàng)標(biāo)識(shí)舊值新值n 當(dāng)一個(gè)事務(wù)提交時(shí)，將一個(gè)提交記錄也寫入事務(wù)記錄表中。 恢復(fù)算法當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障后，利用事務(wù)記錄進(jìn)行故障恢復(fù)。搜索整個(gè)事務(wù)記錄表：n 對(duì)于已經(jīng)提交了的事務(wù)，執(zhí)行 redo操作n 對(duì)于未提交事務(wù)，執(zhí)行 undo操作2 檢查點(diǎn)檢查點(diǎn) （ Check points） 的作用n 隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，事務(wù)記錄表會(huì)變得越來越大，這樣當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，搜索整個(gè)事務(wù)記錄表來進(jìn)行恢復(fù)就是一件非常費(fèi)時(shí)的工作。因而引入檢查點(diǎn)。n 系統(tǒng)每隔一段時(shí)間便寫一條檢查點(diǎn)記錄到事務(wù)記錄表，并進(jìn)行恢復(fù)工作，即：對(duì)已經(jīng)提交的事務(wù)執(zhí)行 redo， 未提交的事務(wù)執(zhí)行 undo。 n 這樣在檢查點(diǎn)這個(gè)時(shí)刻，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的一致性和完整性肯定能得到保證。新的恢復(fù)算法在引入檢查點(diǎn)后，當(dāng)發(fā)生故障后，只需對(duì)最后一個(gè)檢查點(diǎn)以后開始的事務(wù)執(zhí)行恢復(fù)工作。3 并發(fā)控制n 在多進(jìn)程或多用戶系統(tǒng)中，可能有多個(gè)事務(wù)在并發(fā)執(zhí)行，這些事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)的修改應(yīng)該是互斥的?？梢岳?PV操作來實(shí)現(xiàn)互斥。n 但在數(shù)據(jù)庫和文件服務(wù)器中，應(yīng)用得最多的還是較簡單且靈活的同步機(jī)制：鎖?；コ怄in 當(dāng)事務(wù)訪問一數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，給它上鎖 ，訪問完后開鎖。互斥鎖和共享鎖n 互斥鎖可以簡單實(shí)現(xiàn)事務(wù)的并發(fā)控制，但會(huì)影響并發(fā)度。n 因?yàn)楫?dāng)一個(gè)事務(wù)讀一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，另一事務(wù)應(yīng)該也能讀同一數(shù)據(jù)項(xiàng)，但上互斥鎖時(shí)沒有這種可能。n 所以引入共享鎖：事務(wù)讀對(duì)象時(shí)申請(qǐng)共享鎖，若該對(duì)象未上鎖或上的是共享鎖，則可以申請(qǐng)到。事務(wù)寫對(duì)象時(shí)申請(qǐng)互斥鎖，只有對(duì)象未上鎖時(shí)才能申請(qǐng)到。